Heat Pipe a vzduchotechnika? Co to je?

[František Klocnar]

u tepelného čerpadla z principu jeho činnosti platí, že čím nižší je rozdíl teplot mezi vstupem a výstupem, tím vyšší je COP.

Nevím, co je myšleno vstupem a výstupem. COP je poměr mezi výkonem a příkonem. Když se zamyslím nad funkcí HP, tak nedělají nic jiného než vlastní TČ, jen nespotřebovávají energii. Když část práce vykoná něco zdarma, mělo by to být efektivnější dozajista.Velikost výparníku i kondenzátoru je konstrukčně daná, typ chladiva také a tím jsou i dány provozní podmínky. Proto je i u vytápění lepší nižší tepelný spád, kdy není třeba kondenzátor hnát do vysokých teplot, kde už TČ ztrácí účinnost. Podobně vidím průchod vzduchu kondenzátorem pro ohřev. Ohřívat o delta t 31°C průchodem stejně velkým žebrováním /jako u radiátoru/ je určitě ve výsledné teplotě míň efektivní než ohřívat o delta t 20°C. Snížení potřebné teploty dohřevu zajistí tepelné trubice. Nejsem konstruktér TČ, ale domnívám se, že podobně efektivněji se využije sice snížené teplo na primární straně. Další roli budou hrát zisky skupenského tepla, proto vám tady nehrají teplotní rozdíly.

[Peggin]

jelikož u tepelného čerpadla z principu jeho činnosti platí, že čím nižší je rozdíl teplot mezi vstupem a výstupem, tím vyšší je COP.

Ta věta se mi nezdá. Vstupem a výstupem kam a čeho?

[kybos]

jelikož u tepelného čerpadla z principu jeho činnosti platí, že čím nižší je rozdíl teplot mezi vstupem a výstupem, tím vyšší je COP.

Ta věta se mi nezdá. Vstupem a výstupem kam a čeho?

Jedná se o vstup a výstup tepelného čerpadla z hlediska toku energie čili rozdíl mezi středními teplotami výparníku a kondenzátoru.
Viz http://www.google.cz/url?sa=t&rct=j&q=z%C3%A1vislost%20cop%20na%20rozd%C3%ADlu&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0CFIQFjAA&url=http%3A%2F%2Ffyzika.fce.vutbr.cz%2Ffile%2Fkusak%2F1_tepelne_cerpadlo_navrh_navodu.pdf&ei=-f_tT7_kE9SX0QXCtOj5DQ&usg=AFQjCNGT1IIvBkyblN22KdyBfdhRmzrP3w&cad=rja

[Peggin]

V tom případě ale tepelné trubice výrazně pomáhají zlepšit topný faktor. Výparník bude mít provozní teplotu 0°C a kondenzátor nemusí mít tak vysokou povrchovou teplotu, aby ohřál vzduch o teplotě 10°C o malý teplotní rozdíl.

[kybos]

V tom případě ale tepelné trubice výrazně pomáhají zlepšit topný faktor. Výparník bude mít provozní teplotu 0°C a kondenzátor nemusí mít tak vysokou povrchovou teplotu, aby ohřál vzduch o teplotě 10°C o malý teplotní rozdíl.

To záleží na zapojení HP a okruhů tepelného čerpadla. Podle mého názoru (aby to mělo smysl) musí být při arktických mrazech výparník mezi exteriérem a výfukem špinavého vzduchu z HP a kondenzátor mezi interiérem a vstupem čistého vzduchu z HP. Jinak by se totiž nedalo dosáhnout toho, aby výfuk špinavého vzduchu do exteriéru klesal limitně k -15°C jak píše Leon http://www.airforum.cz/viewtopic.php?f=18&t=840&start=70#p5491.
V tomto zapojení ovšem HP zvyšují rozdíl středních teplot mezi výparníkem a kondenzátorem a tím snižují COP.
Výparník pak musí mít střední teplotu nižší než -15°C a kondenzátor naopak vyšší než 20°C, aby se vzduch alespoň dohřál na pokojovou teplotu. Podle mého názoru tam musí být na obě strany ještě alespoň 5°C tepelný spád na výměnících.

[Peggin]

Kondenzátor je jasný, musí dohřívat čerstvý vzduch z HP na pokojovou teplotu.
Nechápu ale, proč by měl mít výparník tak nízkou teplotu? Teplota špinavého vzduchu z HP, který jde na výparník má kolem 10°C. Proč tedy chladit až na -15°C? Jestli jsem dobře pochopil Leona, tak píše, že se jedná o limit, běžný pracovní režim může být kolem 0°C. Stejně ale, kdyby chladil na -15 °C bez HP, musel by i kondenzátor šťavit na nějakých 40°C, aby dohřál vzduch -10°C,který by šel rovnou bez HP na kondenzátor.

[Peggin]

Podle mě hraje hlavní roli průtok vzduchu a jeho teplota a velikost teplosměnný plochy primáru i sekundáru a povrchový teploty. Když si to tu maluju HP, teplotní spád snižují. Což podle grafu jenom dobře.

[kybos]

Když si to tu maluju HP, teplotní spád snižují. Což podle grafu jenom dobře.

kondenzator_vyparnik.png

Budete si asi muset udělat podrobnější malůvku...
V Leonově případu se páry chladiva tepelného čerpadla ve výparníku (protiproudé uspořádání) mohou ohřát limitně k teplotě vzduchu na vstupu výparníku (prakticky tam bude vždy nějaký tepelný spád, jinak by tam nebyl tok tepelné energie), tedy k 1°C. Pokud bychom v tomto systému vynechali HP, mohou se páry chladiva ohřát až k pokojové teplotě odsávaného vzduchu.
Zkuste si odpovědět na otázku kdy bude COP tepelného čerpadla vyšší s HP nebo bez HP?

[Peggin]

Budete si asi muset udělat podrobnější malůvku...

Tak jsem to zkusil namalovat

tchp.png (11.42 KiB) Zobrazeno 19366 krát

Při stejných průtocích vzduchu kondenzátorem a požadavku na ohřev vzduchu o 31°C, musí být střední teplota kondenzátoru o dost vyšší. Možná daleko víc než 35°C, já to jen střelil. Stejně u výparníku, když mám něco z 21°C získat, musím ho hodně ochladit, jinak výstupní teplota vzduchu zůstane ještě dost vysoká. To je můj pohled na věc. Proto se mi tepelné trubice v principu líbí. Rozdíly teplot mezi kondenzátorem a výparníkem s HP je 30°C, ale bez je 45°C. Odpověď na otázku by tedy byla, že lepší topný faktor má TČ s tepelnými trubicemi.

[kybos]

Tak jsem to zkusil namalovat ...

Ona by ta malůvka potřebovala jednu drobnou korekci (výfuk odpadního vzduchu do exteriéru má mít -15°C viz http://www.airforum.cz/viewtopic.php?f=18&t=840&start=70#p5491).
A pak by bylo pro názornost vhodnější rozkreslit si protiproudé výměníky i s průběhy teplot, abychom se dostali k teplotě nasávaných par z výparníku a teplotě stlačených par na vstupu kondenzátoru, jelikož tyto dvě teploty mají zásadní vliv na COP.

[Peggin]

pro názornost vhodnější rozkreslit si protiproudé výměníky i s průběhy teplot, abychom se dostali k teplotě nasávaných par z výparníku a teplotě stlačených par na vstupu kondenzátoru, jelikož tyto dvě teploty mají zásadní vliv na COP.

Já nerozebírám kombinace s protiproudými výměníky, ten tam žádný není. Můj obrázek je k zapojení aktivní rekuperace (tč) + tepelné trubice. Teplota -15°C je uváděna jako limit, to by mohlo být třeba při nějaké vyšší požadované teplotě na topení nebo nižší venkovní. To já nevím, co měl Leon na mysli. Nechte to stranou a hodnoťte moje schéma. Mám trochu jinou jednotku, ale taky s aktivní rekuperací bez pasivního výměníku a zajímá mě, zda má smysl dokoupit tepelné trubice. Teploty by odpovídaly tomu, co maluju.

[kybos]

Nechte to stranou a hodnoťte moje schéma. Mám trochu jinou jednotku, ale taky s aktivní rekuperací bez pasivního výměníku a zajímá mě, zda má smysl dokoupit tepelné trubice. Teploty by odpovídaly tomu, co maluju.

Nejsem profesionální vzduchař ani konstruktér tepelných čerpadel (ten by vám poradil lépe), ale dle mého laického názoru, pokud je cílem v arktických dnech vyfukovat do exteriéru špinavý vzduch o teplotě kolem 0°C, vám HP příliš nepomohou. Stejného efektu lze dosáhnout i mizerným křížovým rekuperátorem s nízkou účinností. Kdysi jsem dělal také pár pokusů s malým a laciným tepelným čerpadlem (bez odmrazování - výfuk >0°C) ale nakonec jsem skončil u ZR a v arktických mrazech vyfukuji do exteriéru cca +7°C, jelikož ze ZR dostanu cca 3-5°C a vzhledem k tomu, že je celé řešení pasivní, tak živím jen ventilátory a problémy s namrzáním protiproudého rekuperátoru nemám ani při -22°C v exteriéru.

[Peggin]

Zemní výměník u mě nepřipadá do úvahy. Nemám na to pozemek a investice se mi zdá příliš drahá. Tepelné trubice se dají sehnat za 20.000 Kč. Mým cílem je zlepšit COP a zkrátit nutnou dobu chodu aktivní rekuperace pro ohřev vody. Letos ani v arktických mrazech jsem neměl problém, nemusel bych vylepšovat nic. Jen jak se to tu začalo probírat, tak se mi tepelné trubice zalíbily a do technické bych to ještě nějak dostal.

[kybos]

Cenově je tedy ZR při svépomocné realizaci srovnatelný s HP. Bonusem je letní provoz, kdy i za současné vlny tropických veder dodává trvale ochlazený vzduch o teplotách 18-20°C při průtoku kolem 200 kubíků za hodinu. To HP neumožňují. Ohřev vody provádím solárem od března do října bez dohřevu - nulová spotřeba elektřiny.

[Peggin]

To už posouváme diskuzi mimo tepelné trubice. Já mám teď doma kolem 21-22°C. Chladím a zároveň ohřívám vodu, denní spotřeba je 10-12kWh. Tyhle diskuze se tu už vedly mockrát a myslím, že všude je kus pravdy. Když mě udělali nabídku na kompletní solární systém, bylo to asi 120 tisíc Kč. Už si to nepamatuju přesně. To se mi při téhle spotřebě nevyplatí. Zároveň při chlazení se ohřívá voda a spotřeba se vůbec nezvyšuje. Mám relativně malý dům, pozemek jen s předzahrádkou a dvorkem na garážové stání. Zemní registr tedy do úvahy nepřipadá. Četl jsem i dost diskuzí ohledně ZR a je to také dost rozporuplné. Já bych to neotevíral v tomto vlákně. Mně jde o význam tepelných trubic, všechno ostatní je už hotovo a předělávat nemůžu a ani nechci.
Počkám ještě na Metballa, jeho fyzikální nadhled dost uznávám.

[MIRAS]

Přišla bouřka, je po lítání...SFO, co ty trubky? Brát nebo nebrat? Kubos a Peggin to tu tak zamotali, že nevím, čí jsem. Mám na trubky taky spadeno.

[MIRAS]

Brát.
Dokonce za jistých, velmi specifických podmínek, všemi deseti!

Díky za radu.

A už vůbec HP nepředřazujte deskáčům.
Protiproudý deskáč (korektně navržený na maximální přenášený výkon) stojí x peněz.
Pokud výměník zmenšíte (o přenášený výkon pomocí HP),
bude nejvýš o 10% levnější,...

Co je tedy lepší (nehledě na finance pořízení, ono to vychází podobně)..předehřívat vzduch elektricky z -20°C někam do nemrznoucího pásma deskáčů (-3°C) nebo tam předřadit tepelný trubice? To byla zajímavá diskuze bez jasného konce.

[kybos]

No,
pokud jedete na samotíž,
tak jo.
Jinak raději psát minimální.

Primární okruh výměníku byl původně navržen jako samotížný, později byl doplněn čerpadlem napájeným z fotovoltaiky (čili přesněji řečeno spotřeba elektřiny z distribuční sítě je nulová), došlo tím ke zlepšení zlepšení přenosu tepla zejména v oblasti vyšších výkonů. Sekundární okruh výměníku je čistě samotížný z důvodu lepší stratifikace.

A ještě si popíchnu:
Doufám, že ty přebytky solární energie
ukládáte koncem léta a začátkem podzimu
do těsné blízkosti ZR.
Pomocí teplovodních "hadů".
Voda přece jen "nabíjí" rychleji a neskonale účinněji, než vzduch, žeáno.

Teplovodní "hady" jsem v blízkosti ZR sice instaloval, ale jejich využití se ukázalo jako nevhodné z důvodu značného pohybu podzemní vody, která dodané teplo odnášela do jiných lokalit.

P.S.:
A ve vlně tropických veder kolektory:
a) stíníte,
b) vypouštíte,
c) koupete se třikrát deně v pořádně horké koupeli,
d) máte velký interiérový bazén,
e) dolíváte každý den litr až dva vyvřelé teplonosné kapaliny,
...
z) paralakticky natáčíte hranou proti Slunci,
ž) máte kolektroy s HP, které si samoregulací "poradí sami od sebe"?

Inu, jak řešíte Základní Otázku Kradenky:
Co s ní, když je jí ale fakt moc?

Žádnou z uvedených variant nevyužívám. Bazének mám exteriérový a když už se opravdu nechce nikdo koupat (dovolená mimo bydliště...) tak pro období největších tropických veder rozbalím izolaci spodní části akumulační nádrže a ono se to ureguluje zcela samočinně. S rostoucí teplotou nelineárně prudce rostou ztráty (mám ležatou nádrž - plocha pro ztráty je velká) a teplota se ustabilizuje na cca 85°C ve vrchní části (díky stratifikaci nevychladne celá nádrž ale jen cca 10cm vespod).
Je ovšem výhodnější navrhnout koncepci tak, aby přebytků bylo minimum.
Sám jsem to před pár pětiletkami také nechal na projektantovi a byla to chyba. Beze zbytku a bez oponentury splnil můj naivní a hloupý požadavek na realizaci solárního systému pro letní dohřev bazénku. Nevěřil jsem tomu, že by to mohlo fungovat celý rok. Dopadlo to přesně podle zadání: sklon kolektorů necelých 30°, orientace JJZ.
Další realizace (pro další generaci) už byla jiná: sklon 60° orientace JJV a jestli dožiju, další generaci budu doporučovat 70°JJV. Nejvíc tepla je potřeba ráno v lednu a ne odpoledne v červenci.
Ale i těch 60°JJV už funguje celkem slušně.
Závěr Základní Otázky Kradenky tedy zní: Brát jen to, co potřebuju a ne všechno, co se nabízí i když je to "skoro" zadarmo.

[Pedro]

..byl doplněn čerpadlem napájeným z fotovoltaiky (čili přesněji řečeno spotřeba elektřiny z distribuční sítě je nulová)...

To je mi zase filipika Ona ta fotovoltaika umí zahýbat s úvahami. Můj známý z dědinky kousek pod Brnem napájí aktivní rekuperačku taky FV článkem. Ohřatou vodu a chlazení pak prohlašuje zdarma..dokonce jako ziskovou Díky dotacím.

[kybos]

To je mi zase filipika ... Díky dotacím.

Já jsem realizoval soláry již před pár pětiletkami ještě bez dotací. Asi by to chtělo popsat celou genezi, ale nechtěl jsem s tímto tématem zanášet vlákno o HP. Tak jen ve zkratce: původně měl systém jen 22m2 absorbérů a byl čistě samotížný. Po doplnění dalších cca 9m2 nad nádrží již samotíž zcela nefunfovala a bylo nutné doplnit čerpadlo připojené k distribuční síti, řízené regulací, zálohované bateriemi. Když se po letech objevili výrobci nabízející čerpadlo přímo řízené FV článkem, dlouho jsem neváhal, jelikož již několikátá sada záložních baterií dosluhovala. Když porovnám investiční a provozní náklady staré a nové koncepce oběhovky, jednoznačně vítězí nová verze. Odpadl regulátor, celé zapojení se smrsklo na dva dráty mezi FV panelem a čerpadlem a je to zcela bezobslužný systém. Nevidím v tom žádnou filipiku, jen racionální ekonomicky výhodné a pokrokové řešení. Pro domácí využití snad solární energii ještě nezdanili i když od této vlády se to dá očekávat. A až budou potřebovat peníze na další atomku, tak to přijde, to pak budeme snad platit i daně z vydýchaného vzduchu.